A tudósokat jellemzően nem nagyon izgatja fel, ha valamiből már a másodikat fedezik fel. Ám látványos kivételt jelentett e szabály alól a Sagittarius A* (röviden Sgr A*), a saját Tejútrendszerünk központi fekete lyukának lefényképezése. 2019-ben minden híroldalt elborított az M87*-ról, egy tőlünk több mint 50 millió fényévre lévő szupernagy tömegű fekete lyukról készült első felvétel. Ez volt az első alkalom, hogy fénykép készült egy fekete lyukról. 2022. május 12-én pedig mindez megismétlődött, amikor az Eseményhorizont Távcső (EHT) nevű műszeregyüttessel dolgozó kutatócsoport a második ilyen felvételt is bemutatta – ezúttal a saját galaxisunk központi óriás fekete lyukáról.
A felületes szemlélő számára a két fényképen látható, a középső sötét árnyékfoltot körülölelő, narancsszínben ragyogó fánkszerű jelenség szinte megkülönböztethetetlen egymástól. Az asztrofizikusokat viszont talán éppen ez a döbbenetes hasonlóság nyűgözte le a legjobban.
„Egy tökéletesen sötét foltot körülölelő fényes gyűrűt látunk – egy fekete lyuk árulkodó jelét. Most már tudjuk, hogy közvetlenül látjuk a soha vissza nem térés végső határát” – magyarázza Feryal Özel, az Arizonai Egyetem Stewart Obszervatóriumának vezetője, a csillagászat és fizika professzora. Özel saját elmondása szerint 20 éve esett szerelembe a fekete lyukakkal. Akkor, még a Harvard Egyetem végzős hallgatójaként, a szakdolgozatában vizsgálta meg, milyen lehet egy fekete lyukat megpillantani. Mit látnánk? Látnánk-e bármit is? Ebből a témából írt Özel és Dimitrios Psaltis, szintén az Arizonai Egyetem professzora, két jelentős tudományos cikket 2000-ben és 2001-ben. Ezekben a szerzők már megjelölték az M87*-ot és az Sgr A*-ot, mint az ilyen vizsgálatok két legígéretesebb célpontját. Pontosabban azt a két célpontot, amiről legalább halvány remény mutatkozott arra, hogy képet készíthessünk a rendelkezésünkre álló eszközökkel. Ez az elméleti munka jelentette az Eseményhorizont Távcső alapját.
A bennünket körülvevő világban megszoktuk, hogy a kicsi dolgok nagyon másmilyenek, mint a nagy méretű társaik. Egy elefánt egészen másként néz ki, mint egy hangya, azért, mert egy elefánt méretű hangya nem bírná el a saját súlyát. Ugyanígy van ez a csillagászatban is. A bolygók, a csillagok és egyéb égitestek között mind nagyon másmilyenek a kis tömegűek, mint a masszívak. Kivéve a fekete lyukakat. Ezek a rejtélyes, mégis nagyon egyszerű képződmények az őket leíró gravitációelmélet, Albert Einstein általános relativitáselmélete értelmében a méretüktől eltekintve mind pontosan ugyanúgy néznek ki, függetlenül az előéletüktől, függetlenül attól, hogy milyen anyagból és hogyan jöttek létre.
Erre számítottak az asztrofizikusok az elmélet alapján, és pontosan ezt támasztja alá a két megörökített fekete lyuk képe. „Az, hogy a fény egy gyűrűt rajzol ki, középen egy fekete árnyékkal, arra utal, hogy mindez színtiszta gravitáció” – fejti ki Psaltis. – „Mindezt előre jelezte Einstein általános relativitáselmélete, az egyetlen kozmikus elmélet, ami nem törődik a méretekkel.” Noha az EHT erre már nem képes, de ha megnéznénk egy néhány naptömegű fekete lyukat, az is nagyon hasonlóan nézne ki Psaltis szerint, mint a hatmilliárd naptömegű M87*.
„A felvételek elkészültéig nehéz út vezetett” – mondja el Özel, aki a kezdetek óta tagja az EHT tudományos tanácsának, és egyben a modellező és adatelemző csoport vezetője is. Globális összefogásra, több évre, adatok petabájtjaira és minden korábbi tudományos vállalkozásénál bonyolultabb algoritmusok bevetésére volt szükség az Sgr A* egyetlen képének elkészítéséhez. A jövőbe tekintve Özel elmondja, hogy a kutatókat most leginkább az a kérdés foglalkoztatja, hogy miként változik a fekete lyukak megjelenése az idővel. Hogyan változik a kibocsátott fény erőssége és összetétele? Mit tudunk ebből előre jelezni? Hogyan ismerhetjük meg jobban a fekete lyukak környezetét?
„A közös munkánk legfontosabb célja” – zárja gondolatait Özel –, „hogy megállapítsuk, vannak-e, és ha igen, hol vannak az általános relativitáselméletnek a határai.”
Forrás: Arizonai Egyetem
